Гротц К., Клапдор-Клайнгротхаус Г.В. Слабое взаимодействие в физике ядра, частиц и астрофизике:
Пер. с нем.

Оглавление

Предисловие редактора перевода

Предисловие

0. Обозначения

0.1. Естественные единицы

0.2. Релятивистские величины

0.3. Операторы и матрицы

0.4. Векторы

0.5. Символы математических операций

0.6. Матрицы Дирака

0.7. Изоспин

0.8. По поводу обозначений частиц, состояний частиц и операторов частиц (полевых операторов)

Глава 1. Элементарные частицы и взаимодействия — общий обзор

1.1. Элементарные строительные блоки материи

1.1.1. Лептоны и кварки

1.1.2. Античастицы

1.2. Элементарные взаимодействия и кванты поля

1.2.1. Феноменология взаимодействий

1.2.2. Современная квантово-полевая теория элементарных взаимодействий

1.3. Квантовые числа и законы сохранения в ядерной физике и в физике элементарных частиц

1.3.1. Электрический заряд

1.3.2. Барионный заряд В

1.3.3. Лептонный заряд L

1.3.4. Квантовые числа аромата

1.3.5. Изоспин Т

1.3.6. Слабый изоспин Tw

1.3.7. Четность

1.3.8. Зарядовое сопряжение С (сопряжение частица — античастица)

1.3.9. CP-сопряжение

1.3.10. Теорема о СРГ-инвариантности, обращение времени

Глава 2. Классическая теория слабого взаимодействия и основы ядерного бета-распада

2.1. Феноменология ядерного бета-распада

2.1.1. Свободный распад нейтрона

2.1.2. Разрешенный ядерный бета-распад

2.1.3. Энергетические спектры и вероятности распада для разрешенных переходов

2.1.4. Запрещенные переходы

2.2. Четырехфермионное точечное взаимодействие

2.2.1. Релятивистские токи

2.2.2. Формулировка Ферми

2.2.3. Возможные структуры лоренц-инвариантного взаимодействия

2.2.4. Нарушение четности и V — A-структура слабого взаимодействия

2.2.5. Универсальное ток-токовое взаимодействие, CVC и РСАС

2.3. Формализм ядерного бета-распада

2.3.1. Распад нейтрона

2.3.2. Бета-распад атомного ядра

2.3.3. Взаимосвязь между бета- и бета+-распадом и захватом электрона и нейтрино

2.4. Двойной бета-распад

2.4.1. Матричные элементы для двойного бета-распада

2.5. Предельные случаи классической теории

2.5.1. Перенормировка аксиально-векторного тока

2.5.2. Распад мезона

2.5.3. Поведение при высоких энергиях: нарушение унитарности, неперенормируемость

Глава 3. Структура ядра и бета-распад

3.1. Общезначимость характеристик бета-распада

3.2. Бета-распад и коллективные возбуждения ядра

3.2.1. Переход ГТ и реакции перезарядки

3.3. Правила сумм для разрешенного бета-распада

3.4. Ядерные матричные элементы для бета-распада

3.4.1. Модель независимых частиц

3.4.2. Спаривательная модель

3.4.3. Модель ПТД

3.4.4. Приближение случайных фаз (ПСФ)

3.5. Подавление гамов-теллеровской силы

3.6. Матричные элементы двойного бета-распада

3.6.1. Матричные элементы 2v- ВВ-распада в различных моделях

3.6.2. Матричные элементы для 0V- ВВ-распада

Глава 4. Калибровочные теории

4.1. Принцип калибровки

4.1.1. Глобальные внутренние симметрии

4.1.2. Локальные (калибровочные) симметрии

4 2. SU (2)-первый шаг к слабому взаимодействию

4.2.1. SU (2)-преобразования дублета

4.2.2. W-бозоны

4.2.3. Сравнение с реальностью

4.3. Спонтанное нарушение симметрии

4.3.1. Поля Хиггса

4.3.2. Потенциал Хиггса

4.3.3. Массы W-бозонов

Глава 5. Теория электрослабого взаимодействия Глэшоу — Вайнберга— Салама

5.1. Связь слабого и электромагнитного взаимодействий

5.1.1. Необходимость общего описания

5.1.2. Электрослабые калибровочные преобразования

5.1.3. Калибровочные поля B (х) и W (х)

5.1.4. Спонтанное нарушение SU (2)симметрии, генерация масс бозонов и фермионов

5.1.5. Сравнение теории ГВС и классической ток-токовой теории

5.2. Адронный слабый ток на кварковом уровне

5.2.1. Заряженный кварковый ток q

5.2.2. Нейтральные кварковые токи

5.2.3. Распад пи-мезона, ЧСАТ и СВТ в кварковой картине

5.2.4. Слабые распады со странностью, смешение Кабибо

5.2.5. Механизм ГИМ, с-кварк и матрица Кобаяши — Маскавы

5.3. Проверки теории ГВС

5.3.1. Нейтральные токи и угол Вайнберга

5.3.2. Доказательство существования W- и Z-бозонов

5.4. Ядерный бета-распад как слабое взаимодействие кварков

5.4.1. Кварковая модель нуклонов

5.4.2. Матричные элементы ядерного бета-распада в кварковой модели

Глава 6. Слабое взаимодействие в общей схеме Теорий Великого Объединения

6.1. Что такое Великое Объединение?

6.1.1. Квантовая хромодинамика

6.1.2. Основные принципы Великого Объединения

6.2. Минимальное решение (модель Джорджи — Глэшоу)

6.2.1. Мультиплеты и преобразования группы SU (5)

6.2.2. Нарушение SU (5)-симметрии

6.2.3. Распад протона

6.2.4. Пределы минимальной модели

6.3. SO (10)-простейшее обобщение SU (5)

6.3.1. SO (10)-мультиплеты

6.3.2. Нарушение SO (10)-симметрии и промежуточные симметрии

6.4. Суперсимметричные модели ТВО

6.4.1. Что такое суперсимметрия?

6.4.2. Суперсимметричный спектр частиц

6.4.3. Распад протона в СУСИ-моделях ТВО

6.4.4. Проблема иерархии масс

6.4.5. Супергравитация

6.4.6. Суперструны

Глава 7. Нейтрино

7.1. Нейтрино Майораны и Дирака

7.1.1. Описание безмассовых нейтрино

7.1.2. Массивные нейтрино

7.2. Нейтрино в моделях ТВО

7.2.1. SU (5)-нейтрино

7.2.2. SO (10)-нейтрино

7.2.3. Модель с тремя нейтринными полями на семейство

7.2.4. Нейтрино в моделях суперструн

7.3. Эксперименты по исследованию свойств нейтрино

7.3.1. Нейтринные осцилляции

7.3.2. Влияние массы нейтрино на спектр энергии разрешенных бета-переходов

7.3.3. Распад нейтрино

7.3.4. Безнейтринный двойной бета-распад

7.3.5. Нейтрино от взрывов сверхновых

Глава 8. Слабое взаимодействие и астрофизика

8.1. Коллапс тяжелых звезд и слабое взаимодействие

8.1.1. Слабые реакции в ядрах тяжелых звезд, испускание нейтрино при взрывах сверхновых

8.1.2. Делептонизация, гравитационный коллапс и взрыв сверхновой

8.2. Синтез тяжелых элементов во Вселенной

8.2.1. r-процесс

8.2.2. Взрывное горение гелия

8.2.3. Космохронометры и возраст Вселенной

Глава 9. ТВО и космология

9.1. Космологическая стандартная модель

9.2. Пределы стандартной модели

9.2.1. Кривизна Вселенной

9.2.2. Проблема горизонта

9.2.3. Магнитные монополи

9.2.4. Барионная асимметрия, нарушение комбинированной четности (CP-инвариантности)

9.3. Инфляция

9.3.1. Решение космологических проблем в инфляционной вселенной

9.4. Космологическая постоянная дельта

9.4.1. „Наблюдательные" ограничения на Л

9.4.2. дельта-проблема

9.5. Нейтрино в космосе

9.5.1. Плотность массы р0

9.5.2. Космологические ограничения на массу нейтрино

Приложение

П.1. Релятивистски инвариантные уравнения движения в квантовой механике

П. 1.1. Уравнение Клейна — Гордона

П.1.2. Уравнение Дирака

П.2. Вторичное квантование, полевые операторы

П.2.1. Операторы рождения и уничтожения

П.2.2. Квантовые поля

П.З. Лагранжев формализм

П.3.1. Плотность лагранжиана дираковского поля

П.3.2. Плотность лагранжиана для электрона с электромагнитным взаимодействием, диаграммы Фейнмана

П.4. Дискретные симметрии поля Дирака

П.4.1. Преобразование четности

П.4.2. Зарядовое сопряжение (сопряжение частица — античастица)

П.4.3. Обращение времени

П.4.4. Дираковские поля с закрученностью, зарядовое сопряжение и CP-сопряжение

П.5. Группы Ли и непрерывные преобразования симметрии

П.5.1. Определение группы Ли

П.5.2. Представления групп

П.5.3. Группы SU (п)

П.5.4. Теорема Нётер

П.5.5. Теорема Вигнера — Эккарта

Литература

Предметный указатель